JPS639938B2 - - Google Patents
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- JPS639938B2 JPS639938B2 JP18401180A JP18401180A JPS639938B2 JP S639938 B2 JPS639938 B2 JP S639938B2 JP 18401180 A JP18401180 A JP 18401180A JP 18401180 A JP18401180 A JP 18401180A JP S639938 B2 JPS639938 B2 JP S639938B2
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- electromagnet
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/34—Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
- B23Q1/36—Springs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
- B23Q5/02—Driving main working members
- B23Q5/04—Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles
- B23Q5/10—Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles driven essentially by electrical means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は被移動体を目標位置に精密に位置決
めする微小変位装置に関するものである。
めする微小変位装置に関するものである。
従来、被移動体を精密に位置決めする装置とし
て、ばねと電磁石を用い、電磁石の電磁力を制御
して、これとばねの変形による復元力が平衡する
位置に被移動体を位置決めする装置が知られてい
る。
て、ばねと電磁石を用い、電磁石の電磁力を制御
して、これとばねの変形による復元力が平衡する
位置に被移動体を位置決めする装置が知られてい
る。
第１図はかかる従来装置の基本的な構成を示す
概略的平面図であり、基台１０上に固定された４
本の支柱１に一端を固定された４枚のＬ字型板ば
ね２の他端が被移動体を載置するテーブル３の四
隅に連結された構造により、テーブル３が支承さ
れている。テーブル３の側面には、磁性体よりな
る吸着部材４，５が固定され、吸着部材４と空隙
l1を隔ててコの字型鉄心６１と、この鉄心６１に
巻回された励磁コイル６２とからなる電磁石６が
基台１０上に固定設置されており、吸着部材５と
空隙l2を隔ててコの字型鉄心７１と、この鉄心７
１に巻回された励磁コイル７２とからなる電磁石
７が基台１０上に固定設置されている。
概略的平面図であり、基台１０上に固定された４
本の支柱１に一端を固定された４枚のＬ字型板ば
ね２の他端が被移動体を載置するテーブル３の四
隅に連結された構造により、テーブル３が支承さ
れている。テーブル３の側面には、磁性体よりな
る吸着部材４，５が固定され、吸着部材４と空隙
l1を隔ててコの字型鉄心６１と、この鉄心６１に
巻回された励磁コイル６２とからなる電磁石６が
基台１０上に固定設置されており、吸着部材５と
空隙l2を隔ててコの字型鉄心７１と、この鉄心７
１に巻回された励磁コイル７２とからなる電磁石
７が基台１０上に固定設置されている。
このような位置決め装置によれば、電磁石６の
励磁コイルに励磁電流を加えると、電磁石６と吸
着部材４との間にその励磁電流に応じた電磁力が
働いて、テーブル３をこの電磁力と４枚のＬ字型
板ばね２の有するばね力とが、つり合う位置まで
Ｘ方向へ変位させることができる。同様に電磁石
７の励磁コイル７２に励磁電流を加えると、テー
ブル３をｙ方向へ変位させることができる。従つ
て電磁石６，７の励磁コイル６２，７２に加える
べき励磁電流を適宜制御することにより、テーブ
ル３のｘ−ｙ平面上の位置を制御することができ
る。
励磁コイルに励磁電流を加えると、電磁石６と吸
着部材４との間にその励磁電流に応じた電磁力が
働いて、テーブル３をこの電磁力と４枚のＬ字型
板ばね２の有するばね力とが、つり合う位置まで
Ｘ方向へ変位させることができる。同様に電磁石
７の励磁コイル７２に励磁電流を加えると、テー
ブル３をｙ方向へ変位させることができる。従つ
て電磁石６，７の励磁コイル６２，７２に加える
べき励磁電流を適宜制御することにより、テーブ
ル３のｘ−ｙ平面上の位置を制御することができ
る。
この装置を用いて位置決めを行う場合、励磁コ
イル６２，７２に加えられる励磁電流は、ある一
定の直流電流を中心に所定の変位量に対応する変
位電流分を増減する方法で加えられ、上記一定の
直流電流による電磁力とばねの復元力とが平衡す
る位置を中心として、テーブル３に上記変位電流
分に対応する微小変位が与えられる。
イル６２，７２に加えられる励磁電流は、ある一
定の直流電流を中心に所定の変位量に対応する変
位電流分を増減する方法で加えられ、上記一定の
直流電流による電磁力とばねの復元力とが平衡す
る位置を中心として、テーブル３に上記変位電流
分に対応する微小変位が与えられる。
しかしながら、電磁石鉄心を非飽和領域で用い
る場合、上記偏位電流とテーブルの変位量とは非
線形な関係があるため、第１図のような従来の装
置では、変位電流とテーブルの変位量がほぼ線形
と見做せる範囲が狭いばかりでなく、このような
装置を用いて安定な動作性をもつ位置制御システ
ムを構成することは困難であると云う欠点があ
る。
る場合、上記偏位電流とテーブルの変位量とは非
線形な関係があるため、第１図のような従来の装
置では、変位電流とテーブルの変位量がほぼ線形
と見做せる範囲が狭いばかりでなく、このような
装置を用いて安定な動作性をもつ位置制御システ
ムを構成することは困難であると云う欠点があ
る。
この発明は上記の欠点を除去し、広い直線範囲
と安定な動特性を有する微小変位装置の提供を目
的とする。
と安定な動特性を有する微小変位装置の提供を目
的とする。
この発明は基台に設けられたばねに支承された
テーブルをはさんで各変位方向に少くとも一対の
相対向する電磁力を発生する電磁石を設置し、上
記テーブルに電磁石と適宜の間隙があくように吸
着部材を設け対の電磁石のうち変位方向に電磁力
を発生する電磁石には一定電磁力と所定変位量に
対応する変位電磁力を加算的に発生させ、他方の
電磁石には上記の一定電磁力と所定変位量に対応
する変位電磁力を減算的に発生させることによ
り、一定電磁力分を互に打消し、変位電磁力分の
２倍の力とばねの復元力との平衡位置にテーブル
を移動位置決めする微小変位装置である。
テーブルをはさんで各変位方向に少くとも一対の
相対向する電磁力を発生する電磁石を設置し、上
記テーブルに電磁石と適宜の間隙があくように吸
着部材を設け対の電磁石のうち変位方向に電磁力
を発生する電磁石には一定電磁力と所定変位量に
対応する変位電磁力を加算的に発生させ、他方の
電磁石には上記の一定電磁力と所定変位量に対応
する変位電磁力を減算的に発生させることによ
り、一定電磁力分を互に打消し、変位電磁力分の
２倍の力とばねの復元力との平衡位置にテーブル
を移動位置決めする微小変位装置である。
次にこの発明の原理および実施例を図面を参照
しながら説明する。第２図はこの発明の第１の実
施例を示す概略の平面図で、基台１０Ａ上に固定
された４本の支柱１の各々には、Ｌ字型板ばね２
の一端が固定され、Ｌ字型板ばね２の他端は被移
動体を載置するテーブル３の四隅に取付けられ、
テーブル３はこれら４枚の板ばね２によつて弾性
的に支承されており、その各側面には磁性体より
なる吸着部材４，４′が図のｘ方向にテーブル３
をはさんで対応位置に設けられ、磁性体よりなる
吸着部材５，５′はテーブル３をはさんで図のｙ
方向の対応位置に設けられている。上記の吸着部
材４に対しては適度の間隙l3をあけて、コの字型
鉄心６１とこの鉄心６１に巻回された励磁コイル
６２とからなる電磁石６が基台１０Ａ上に設置さ
れており、吸着部材４′に対しても前記吸着部材
４に対すると同様に、適度の間隙l3′をあけてコの
字型鉄心６１′とこの鉄心６１′に巻回された励磁
コイル６２′とからなる電磁石６′が基台１０Ａに
設けられている。また吸着部材５，５′に対して
も適度の間隙l4，l4′をあけて、鉄心７１，７１′
および励磁コイル７２，７２′よりなる電磁石７，
７′がそれぞれ基台１０Ａに設けられている。上
記の吸着部材と電磁石との間隙l3，l′3，l4，l′4の
大きさは、板ばねのばね定数、電磁石の発生する
電磁力の強さ等をもとにきめられる。
しながら説明する。第２図はこの発明の第１の実
施例を示す概略の平面図で、基台１０Ａ上に固定
された４本の支柱１の各々には、Ｌ字型板ばね２
の一端が固定され、Ｌ字型板ばね２の他端は被移
動体を載置するテーブル３の四隅に取付けられ、
テーブル３はこれら４枚の板ばね２によつて弾性
的に支承されており、その各側面には磁性体より
なる吸着部材４，４′が図のｘ方向にテーブル３
をはさんで対応位置に設けられ、磁性体よりなる
吸着部材５，５′はテーブル３をはさんで図のｙ
方向の対応位置に設けられている。上記の吸着部
材４に対しては適度の間隙l3をあけて、コの字型
鉄心６１とこの鉄心６１に巻回された励磁コイル
６２とからなる電磁石６が基台１０Ａ上に設置さ
れており、吸着部材４′に対しても前記吸着部材
４に対すると同様に、適度の間隙l3′をあけてコの
字型鉄心６１′とこの鉄心６１′に巻回された励磁
コイル６２′とからなる電磁石６′が基台１０Ａに
設けられている。また吸着部材５，５′に対して
も適度の間隙l4，l4′をあけて、鉄心７１，７１′
および励磁コイル７２，７２′よりなる電磁石７，
７′がそれぞれ基台１０Ａに設けられている。上
記の吸着部材と電磁石との間隙l3，l′3，l4，l′4の
大きさは、板ばねのばね定数、電磁石の発生する
電磁力の強さ等をもとにきめられる。
以下に電磁石６と電磁石６′とを励磁すること
によるテーブル３のｘ方向の移動変位原理を説明
するが、テーブル３のｙ方向の変位についても同
様である。
によるテーブル３のｘ方向の移動変位原理を説明
するが、テーブル３のｙ方向の変位についても同
様である。
電磁石６の励磁コイル６２にＩなる電流を加
え、電磁石６′の励磁コイル６２′にI′なる電流を
加えるとすると、電磁石の鉄心６１，６１′およ
び吸着部材４，４′が非飽和な状態にあるとき、
吸着部材４，４′と電磁石の鉄心６１，６１′の間
の空隙l3，l′3がテーブル３の移動変位の範囲に比
較して十分に長いと仮定すれば、各電磁石が発生
す電磁力Ｆ，F′について、 Ｆ≒kI2 (1) F′≒kI′2 (2) がなりたつ。ただしｋは鉄心部の磁路長、空隙
長、鉄心および空隙の透磁率、励磁コイルの巻
数、磁路の断面積によりきまる比例定数である。
ＦおよびF′は互に反対方向の電磁力であるから、
テーブルにはｘ方向に △Ｆ＝Ｆ−F′の力が働くことになり、 △Ｆ≒ｋ（I2−I′2）＝ｋ（Ｉ＋I′）（Ｉ−I′）(3
) がなりたつ。いま励磁コイル６２に加える電流を Ｉ＝Io＋△Ｉ／２ (4) 励磁コイル６２′に加える電流を I′＝Io−△Ｉ／２ (5) とすれば(3)式より △Ｆ≒ｋ・Io・△Ｉ (6) となるから、Ioが一定ならば、ｘ方向の電磁力△
Ｆは△Ｉにほぼ比例することになる。第３図は以
上の本発明の移動変位原理による電流の変化に対
する電磁力の変化を従来装置の場合と対応させて
示した図であり、電磁石を対に用いる本発明が従
来の単一電磁石による方法より極めて線形範囲が
広いことがわかる。
え、電磁石６′の励磁コイル６２′にI′なる電流を
加えるとすると、電磁石の鉄心６１，６１′およ
び吸着部材４，４′が非飽和な状態にあるとき、
吸着部材４，４′と電磁石の鉄心６１，６１′の間
の空隙l3，l′3がテーブル３の移動変位の範囲に比
較して十分に長いと仮定すれば、各電磁石が発生
す電磁力Ｆ，F′について、 Ｆ≒kI2 (1) F′≒kI′2 (2) がなりたつ。ただしｋは鉄心部の磁路長、空隙
長、鉄心および空隙の透磁率、励磁コイルの巻
数、磁路の断面積によりきまる比例定数である。
ＦおよびF′は互に反対方向の電磁力であるから、
テーブルにはｘ方向に △Ｆ＝Ｆ−F′の力が働くことになり、 △Ｆ≒ｋ（I2−I′2）＝ｋ（Ｉ＋I′）（Ｉ−I′）(3
) がなりたつ。いま励磁コイル６２に加える電流を Ｉ＝Io＋△Ｉ／２ (4) 励磁コイル６２′に加える電流を I′＝Io−△Ｉ／２ (5) とすれば(3)式より △Ｆ≒ｋ・Io・△Ｉ (6) となるから、Ioが一定ならば、ｘ方向の電磁力△
Ｆは△Ｉにほぼ比例することになる。第３図は以
上の本発明の移動変位原理による電流の変化に対
する電磁力の変化を従来装置の場合と対応させて
示した図であり、電磁石を対に用いる本発明が従
来の単一電磁石による方法より極めて線形範囲が
広いことがわかる。
電磁石△Ｆと平衡するばね２の復元力は、ばね
２の変位量ｘに比例するから Ｘ≒K-1・ｋ・Io・△Ｉ (7) になる関係が成立し、結局△Ｉに比例した（比例
定数K-1kIo）変位量をテーブルに与えることが
できる。ただしＫは第２図における４枚の板ばね
の合成のばね定数である。
２の変位量ｘに比例するから Ｘ≒K-1・ｋ・Io・△Ｉ (7) になる関係が成立し、結局△Ｉに比例した（比例
定数K-1kIo）変位量をテーブルに与えることが
できる。ただしＫは第２図における４枚の板ばね
の合成のばね定数である。
第４図は第２図における装置の電磁石の駆動回
路の一例を示し、一方の電磁石のコイルには電流
を加算的に、他方の電磁石のコイルには、電流を
減算的に供給するため回路図で、A1，A2，A3は
演算増幅器を示し、Q1，Q2はパワートランジス
ターであり、L1，L2は電磁石に巻かれたコイル
である。V0，V1は＋電圧源を示し、VRは可変抵
抗器（バイアス電流設定用）である。
路の一例を示し、一方の電磁石のコイルには電流
を加算的に、他方の電磁石のコイルには、電流を
減算的に供給するため回路図で、A1，A2，A3は
演算増幅器を示し、Q1，Q2はパワートランジス
ターであり、L1，L2は電磁石に巻かれたコイル
である。V0，V1は＋電圧源を示し、VRは可変抵
抗器（バイアス電流設定用）である。
今簡単のために抵抗Ro1＝Ro2、抵抗R11＝R12
＝R21＝R22≫Ｒ、抵抗R10＝R20＝Ｒとすると、
抵抗Ro1，Ro2および演算増幅器A3で形成する回
路は反転増幅回路となり、入力電圧ｌに対して、
演算増幅器A3は出力電圧−ｌを出力する。
＝R21＝R22≫Ｒ、抵抗R10＝R20＝Ｒとすると、
抵抗Ro1，Ro2および演算増幅器A3で形成する回
路は反転増幅回路となり、入力電圧ｌに対して、
演算増幅器A3は出力電圧−ｌを出力する。
可変抵抗器VRで設定される演算増幅器A1，A2
の正相入力端子電圧をＶ（Io）とすると、抵抗R10
および抵抗R20の端子間電圧E1，E2はそれぞれ次
式で示される。
の正相入力端子電圧をＶ（Io）とすると、抵抗R10
および抵抗R20の端子間電圧E1，E2はそれぞれ次
式で示される。
E1＝2V（Io）−ｌ
E2＝2V（Io）＋ｌ
したがつて、コイルL1，L2に流れる電流はそ
れぞれ I1＝2V（Io）／Ｒ−１／Ｒ＝Io−△Ｉ I2＝2V（Io）／Ｒ＋１／Ｒ＝Io−△Ｉ となる。たとえばIo＝2Aのとき、変換係数がＧ
＝ｘ／△Ｉ＝100μｍ／Ａとなる一対の電磁石をＲ＝ １Ω、Ｖ（Io）＝1Vとしたときの上記回路で駆動
して、所望の変位量ｘを得るためには、 ｌ＝Ｒ△Ｉ＝Ｒ／Ｇｘ なる電圧を入力すればよい。たとえばｘ＝−10μ
ｍのときは、 ｌ＝１／100・（−10）＝−0.1 となるから、−0.1V入力すればよい。
れぞれ I1＝2V（Io）／Ｒ−１／Ｒ＝Io−△Ｉ I2＝2V（Io）／Ｒ＋１／Ｒ＝Io−△Ｉ となる。たとえばIo＝2Aのとき、変換係数がＧ
＝ｘ／△Ｉ＝100μｍ／Ａとなる一対の電磁石をＲ＝ １Ω、Ｖ（Io）＝1Vとしたときの上記回路で駆動
して、所望の変位量ｘを得るためには、 ｌ＝Ｒ△Ｉ＝Ｒ／Ｇｘ なる電圧を入力すればよい。たとえばｘ＝−10μ
ｍのときは、 ｌ＝１／100・（−10）＝−0.1 となるから、−0.1V入力すればよい。
上記のような駆動回路を、第２図に示された装
置の対に設けられた電磁石に用いることにより、
変位と電流の直線性は、単一の電磁石を使用した
装置の場合より、広い範囲で良好となり、テーブ
ルを精度よく変位させることができる。
置の対に設けられた電磁石に用いることにより、
変位と電流の直線性は、単一の電磁石を使用した
装置の場合より、広い範囲で良好となり、テーブ
ルを精度よく変位させることができる。
第５図は一対に設けられた電磁石の駆動回路の
他の実施例で、基準電流回路と制御用電流の供給
回路を別個に設けて、発生する電磁力の増減をは
かつたものである。６Ｃ，６Ｄはテーブル３をは
さんで、一対に設けられた電磁石で、それぞれ鉄
心６１Ｃ、鉄心６１Ｄを有し、これらの鉄心に
は、一定の磁束を発生させるための基準電流回路
６２Ｃ，６２Ｄおよび磁束の加減算を行うための
制御用電流回路６２１Ｃ，６２１Ｄが設けられて
いる。
他の実施例で、基準電流回路と制御用電流の供給
回路を別個に設けて、発生する電磁力の増減をは
かつたものである。６Ｃ，６Ｄはテーブル３をは
さんで、一対に設けられた電磁石で、それぞれ鉄
心６１Ｃ、鉄心６１Ｄを有し、これらの鉄心に
は、一定の磁束を発生させるための基準電流回路
６２Ｃ，６２Ｄおよび磁束の加減算を行うための
制御用電流回路６２１Ｃ，６２１Ｄが設けられて
いる。
上記一対の基準電流回路６２Ｃ，６２Ｄは、そ
れぞれコイルの巻数、線径、ピツチ等を同一とし
て、両者の発生磁束が等しくなるようにし、制御
用電流回路６２１Ｃ，６２１Ｄも両者のコイルの
巻数、線径、ピツチ等を等しくして発生磁束が同
量となるようにし、一方の電磁石においては一定
の磁束に対して加算的に磁束が作用し、他方の電
磁石には、磁束が減算的に作用するように電流の
方向をきめておく。
れぞれコイルの巻数、線径、ピツチ等を同一とし
て、両者の発生磁束が等しくなるようにし、制御
用電流回路６２１Ｃ，６２１Ｄも両者のコイルの
巻数、線径、ピツチ等を等しくして発生磁束が同
量となるようにし、一方の電磁石においては一定
の磁束に対して加算的に磁束が作用し、他方の電
磁石には、磁束が減算的に作用するように電流の
方向をきめておく。
上記の電磁石６Ｃ，６Ｄにおいては、基準電流
回路６２Ｃ，６２Ｄに電流を供給すれば、それぞ
れ鉄心６１Ｃ，６１Ｄを介して一定の磁束が生
じ、制御用電流回路６２１Ｃ，６２１Ｄに、テー
ブル３の変位に要する所要の電流を供給すること
により、それぞれ前記の一定の磁束に対して一方
では磁束が加算的に、他方では減算的に作用し
て、テーブル３に設けられた磁性体よりなる吸着
部材５Ｃ，５Ｄに作用し、テーブル３を所定量変
位させる。
回路６２Ｃ，６２Ｄに電流を供給すれば、それぞ
れ鉄心６１Ｃ，６１Ｄを介して一定の磁束が生
じ、制御用電流回路６２１Ｃ，６２１Ｄに、テー
ブル３の変位に要する所要の電流を供給すること
により、それぞれ前記の一定の磁束に対して一方
では磁束が加算的に、他方では減算的に作用し
て、テーブル３に設けられた磁性体よりなる吸着
部材５Ｃ，５Ｄに作用し、テーブル３を所定量変
位させる。
第６図はこの発明の第２の実施例を示す概略の
平面図で、この実施例の装置は直線的変位だけで
なく回転変位も可能である。基台１０Ｂ上に固定
された４本の磁性体の支柱１Ａ，１′A′，１Ｂ，
１B′には、磁性体の板ばね２Ａ，２A′の両端が
それぞれ固定され、板ばね２Ａに固定された磁性
体よりなる部材４０と、板ばね２A′に固定され
た磁性体よりなる部材４０′の各両端には、テー
ブル３と磁性体よりなる吸着部材５にはさんで固
定された磁性体の板ばね２Ｂの各端部と、テーブ
ル３と吸着部材５にはさんで固定された磁性体の
板ばね２B′の各端部とが固定されている。支柱
１Ａ，１A′に固定された磁極６４A′，６４A′、
支柱１Ｂ，１B′に固定された磁極６４Ｂ，６４
B′、磁極６５，６５′からなる電磁石鉄心６１，
６１′の磁極６４Ａ，６４A′には励磁コイル６２
Ａ，６２A′が、磁極６４Ｂ，６４B′には励磁コ
イル６２Ｂ，６２B′が、磁極６５，６５′には励
磁コイル６３，６３′がそれぞれ巻回されている。
平面図で、この実施例の装置は直線的変位だけで
なく回転変位も可能である。基台１０Ｂ上に固定
された４本の磁性体の支柱１Ａ，１′A′，１Ｂ，
１B′には、磁性体の板ばね２Ａ，２A′の両端が
それぞれ固定され、板ばね２Ａに固定された磁性
体よりなる部材４０と、板ばね２A′に固定され
た磁性体よりなる部材４０′の各両端には、テー
ブル３と磁性体よりなる吸着部材５にはさんで固
定された磁性体の板ばね２Ｂの各端部と、テーブ
ル３と吸着部材５にはさんで固定された磁性体の
板ばね２B′の各端部とが固定されている。支柱
１Ａ，１A′に固定された磁極６４A′，６４A′、
支柱１Ｂ，１B′に固定された磁極６４Ｂ，６４
B′、磁極６５，６５′からなる電磁石鉄心６１，
６１′の磁極６４Ａ，６４A′には励磁コイル６２
Ａ，６２A′が、磁極６４Ｂ，６４B′には励磁コ
イル６２Ｂ，６２B′が、磁極６５，６５′には励
磁コイル６３，６３′がそれぞれ巻回されている。
磁極６４Ａ，６４A′はｘ方向に垂直な平面を
もち、磁性体よりなる吸着部材５，５′のｘ方向
に垂直な側面５１，５１′と適度の隙間をあけて
対向し、磁極６４Ｂ，６４B′の端面もｘ方向に
垂直で、吸着部材５，５′のｘ方向に垂直な側面
５２，５２′と適度の隙間をあけて対向し、磁極
６５，６５′の端部６５１，６５１′はｙ方向に垂
直で、吸着部材５，５′のｙ方向に垂直な側面５
３，５３′と適度の隙間をあけて対向している。
もち、磁性体よりなる吸着部材５，５′のｘ方向
に垂直な側面５１，５１′と適度の隙間をあけて
対向し、磁極６４Ｂ，６４B′の端面もｘ方向に
垂直で、吸着部材５，５′のｘ方向に垂直な側面
５２，５２′と適度の隙間をあけて対向し、磁極
６５，６５′の端部６５１，６５１′はｙ方向に垂
直で、吸着部材５，５′のｙ方向に垂直な側面５
３，５３′と適度の隙間をあけて対向している。
上記の装置において、励磁コイル６３および励
磁コイル６３′に本発明の移動変位の原理に従つ
て励磁電流を加えると、磁極６５と、これと対を
なす磁極６５′はｙ方向の差動電磁力を発生し、
励磁コイル６２Ａ，６２A′および励磁コイル６
２Ｂ，６２B′に上記と同様に励磁電流を加える
と、磁極６４Ａ，６４A′と、これと対をなす磁
極６４Ｂ，６４B′には、ｘ方向の差動電磁力が
発生するが、磁極６４Ａと磁極６４Ｂにおける電
磁力と、磁極６４A′と磁極６４B′における電磁
力を異なるように制御することにより、テーブル
３に回転変位を与えることができるので、テーブ
ル３にはｘ方向、ｙ方向および回転方向の変位を
与えることができる。この第６図の装置において
は、ｘ方向とｙ方向の電磁力のもとになる磁束の
相互干渉が懸念されるが、板ばねも支柱も磁性体
であるから、例えば第６図において点線で示すよ
うに、ｘ方向の電磁力に係る磁路１Ｌとｙ方向の
電磁力に係る磁路２Ｌは独立となり、上記の相互
干渉は微少である。
磁コイル６３′に本発明の移動変位の原理に従つ
て励磁電流を加えると、磁極６５と、これと対を
なす磁極６５′はｙ方向の差動電磁力を発生し、
励磁コイル６２Ａ，６２A′および励磁コイル６
２Ｂ，６２B′に上記と同様に励磁電流を加える
と、磁極６４Ａ，６４A′と、これと対をなす磁
極６４Ｂ，６４B′には、ｘ方向の差動電磁力が
発生するが、磁極６４Ａと磁極６４Ｂにおける電
磁力と、磁極６４A′と磁極６４B′における電磁
力を異なるように制御することにより、テーブル
３に回転変位を与えることができるので、テーブ
ル３にはｘ方向、ｙ方向および回転方向の変位を
与えることができる。この第６図の装置において
は、ｘ方向とｙ方向の電磁力のもとになる磁束の
相互干渉が懸念されるが、板ばねも支柱も磁性体
であるから、例えば第６図において点線で示すよ
うに、ｘ方向の電磁力に係る磁路１Ｌとｙ方向の
電磁力に係る磁路２Ｌは独立となり、上記の相互
干渉は微少である。
この第６図の装置においては、磁路１Ｌおよび
磁路２Ｌは、磁性体の板ばね２Ｂおよび板ばね２
A′の一部を部分的に含んでいるが、磁路の磁束
密度が大きくなると、板ばねの有効断面積が小さ
いことによる磁気飽和が起り、本発明の移動変位
原理を利用しても(7)式のような線形関係が成立し
なくなる。
磁路２Ｌは、磁性体の板ばね２Ｂおよび板ばね２
A′の一部を部分的に含んでいるが、磁路の磁束
密度が大きくなると、板ばねの有効断面積が小さ
いことによる磁気飽和が起り、本発明の移動変位
原理を利用しても(7)式のような線形関係が成立し
なくなる。
第７図は、この発明の第３の実施例を示す装置
の平面図で、前記のような磁気飽和の起り難い変
位装置である。この装置は前記第２の実施例の装
置と主要部は同じであり、鉄心６１，６１′と吸
着部材５，５′との間に、可撓性磁性体を装着し
た点に特長がある。８Ａ，８Ｂ，８A′，８B′が
この可撓性磁性体であり、例えば、軟質磁性体の
粉体あるいは粒子を適当な密度でゴム等の可撓性
をもつた物質に混入したものであつて、応力に対
して容易に変形するものである。可撓性磁性体８
Ａ，８Ｂの側面は少くとも電磁石の鉄心６１と吸
着部材５に密着固定されており、可撓性磁性体８
A′，８B′についても同様に鉄心６１′および吸着
部材５′に密着固定されており、有効断面積の大
きい可撓性磁性体８Ａ，８Ｂ，８A′，８B′の存
在により、これらが磁路の一部を形成するので上
記磁気飽和の問題が解決される。第７図のように
可撓性磁性体８Ａ，８Ｂ，８A′，８B′を斜線部
のように整形し、それらの側面を鉄心６１，６
１′、磁性体５，５′のみならず板ばね２Ａ，２
Ａ，２Ｂ，２B′とも密着させることにより、可
撓性磁性体８Ａ，８Ｂ，８A′，８B′はその可撓
性のために、板ばねの各変形方向に対して、ダン
パーとして機能すると云う附加的効果もある。
の平面図で、前記のような磁気飽和の起り難い変
位装置である。この装置は前記第２の実施例の装
置と主要部は同じであり、鉄心６１，６１′と吸
着部材５，５′との間に、可撓性磁性体を装着し
た点に特長がある。８Ａ，８Ｂ，８A′，８B′が
この可撓性磁性体であり、例えば、軟質磁性体の
粉体あるいは粒子を適当な密度でゴム等の可撓性
をもつた物質に混入したものであつて、応力に対
して容易に変形するものである。可撓性磁性体８
Ａ，８Ｂの側面は少くとも電磁石の鉄心６１と吸
着部材５に密着固定されており、可撓性磁性体８
A′，８B′についても同様に鉄心６１′および吸着
部材５′に密着固定されており、有効断面積の大
きい可撓性磁性体８Ａ，８Ｂ，８A′，８B′の存
在により、これらが磁路の一部を形成するので上
記磁気飽和の問題が解決される。第７図のように
可撓性磁性体８Ａ，８Ｂ，８A′，８B′を斜線部
のように整形し、それらの側面を鉄心６１，６
１′、磁性体５，５′のみならず板ばね２Ａ，２
Ａ，２Ｂ，２B′とも密着させることにより、可
撓性磁性体８Ａ，８Ｂ，８A′，８B′はその可撓
性のために、板ばねの各変形方向に対して、ダン
パーとして機能すると云う附加的効果もある。
この発明の装置は、供給する制御電流の大きさ
と、ばねを介してテーブルの変位の関係が広い範
囲で直線的であり、被移動体の変位を希望通り行
うことができる。また所定の直線範囲を得るため
に設定されるべき電磁石と吸着部材の間隙を従来
の装置より小さくでき、従つてバイアス電流が少
なくてすむので、発熱量は小さく、装置自体とし
ては熱変位が小で、テーブルを高精度に変位させ
ることできる。
と、ばねを介してテーブルの変位の関係が広い範
囲で直線的であり、被移動体の変位を希望通り行
うことができる。また所定の直線範囲を得るため
に設定されるべき電磁石と吸着部材の間隙を従来
の装置より小さくでき、従つてバイアス電流が少
なくてすむので、発熱量は小さく、装置自体とし
ては熱変位が小で、テーブルを高精度に変位させ
ることできる。
さらにこの装置は、第３図に示すように制御電
流と電磁力が点対称の関係にあるため、制御電流
と変位も点対称の関係となり、基準位置を中心に
正方向変位の応答と負方向変位の応答は同じ形に
なるから、良好な直線性とあいまつて動的な微小
変位には好適である。
流と電磁力が点対称の関係にあるため、制御電流
と変位も点対称の関係となり、基準位置を中心に
正方向変位の応答と負方向変位の応答は同じ形に
なるから、良好な直線性とあいまつて動的な微小
変位には好適である。
第１図は従来の装置の概略の平面図、第２図な
いし第７図はこの発明の装置に関するもので、第
２図はこの発明の第１の実施例を示す概略の平面
図、第３図はこの発明の移動変位原理による電流
の変化に対する電磁力の変化を、従来装置の場合
と対応させて示した線図、第４図はこの発明の装
置の電磁石の駆動回路の一例を示す回路図、第５
図は同じく電磁石の駆動回路の別の例を示す説明
図であり、第６図は、この発明の第２の実施例を
示す概略の平面図、第７図はこの発明の第３の実
施例を示す概略の平面図である。 符号の説明、１は支柱、２は板ばね、３はテー
ブル、４，４′は吸着部材、５，５′は吸着部材、
６，６′は電磁石、７は電磁石、５Ｃ，５Ｄは吸
着部材、６１，６１′，６１Ｃ，６１Ｄは鉄心、
６２Ｃ，６２Ｄは基準電流回路、７１，７１′は
鉄心、７２，７２′は励磁コイル、８Ａ，８Ｂ，
８A′，８B′は可撓性磁性体、６２１Ｃ，６２１
Ｄは制御電流回路。
いし第７図はこの発明の装置に関するもので、第
２図はこの発明の第１の実施例を示す概略の平面
図、第３図はこの発明の移動変位原理による電流
の変化に対する電磁力の変化を、従来装置の場合
と対応させて示した線図、第４図はこの発明の装
置の電磁石の駆動回路の一例を示す回路図、第５
図は同じく電磁石の駆動回路の別の例を示す説明
図であり、第６図は、この発明の第２の実施例を
示す概略の平面図、第７図はこの発明の第３の実
施例を示す概略の平面図である。 符号の説明、１は支柱、２は板ばね、３はテー
ブル、４，４′は吸着部材、５，５′は吸着部材、
６，６′は電磁石、７は電磁石、５Ｃ，５Ｄは吸
着部材、６１，６１′，６１Ｃ，６１Ｄは鉄心、
６２Ｃ，６２Ｄは基準電流回路、７１，７１′は
鉄心、７２，７２′は励磁コイル、８Ａ，８Ｂ，
８A′，８B′は可撓性磁性体、６２１Ｃ，６２１
Ｄは制御電流回路。
Claims (1)
- １ 基台と、この基台に一対に設けられた一組な
いし複数組のばねと、このばねに支承されたテー
ブルと、このテーブルの移動方向の側面部分に固
着された磁性体よりなる吸着部材と、この吸着部
材に対して所定の間隙をあけて対向するように基
台に設けられた電磁石と、この電磁石に電流を供
給する電気回路よりなり、前記電気回路は一対の
電磁石の夫々に基準電流を供給する基準電流設定
回路と、前記電磁石の一方には電流を加算的に供
給し、他方の電磁石には等量の電流を減算的に供
給する制御用電流供給回路とを有し、電流の変化
に対するテーブルの変位の関係を直線的としたこ
とを特徴とする微小変位装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18401180A JPS57107751A (en) | 1980-12-26 | 1980-12-26 | Minute position adjusting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18401180A JPS57107751A (en) | 1980-12-26 | 1980-12-26 | Minute position adjusting device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57107751A JPS57107751A (en) | 1982-07-05 |
| JPS639938B2 true JPS639938B2 (ja) | 1988-03-03 |
Family
ID=16145761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18401180A Granted JPS57107751A (en) | 1980-12-26 | 1980-12-26 | Minute position adjusting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57107751A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020246080A1 (ja) * | 2019-06-06 | 2020-12-10 | 株式会社日立製作所 | 溶接作業計測システム |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62266490A (ja) * | 1986-05-14 | 1987-11-19 | 株式会社東芝 | 精密位置決め装置 |
| JPH071450B2 (ja) * | 1986-11-29 | 1995-01-11 | 日立建機株式会社 | 微細位置決め装置 |
| JP2635378B2 (ja) * | 1987-09-01 | 1997-07-30 | イズミ工業株式会社 | 非円形切削装置 |
| JPH01107188A (ja) * | 1987-10-20 | 1989-04-25 | Fujitsu Ltd | 微細移動装置 |
-
1980
- 1980-12-26 JP JP18401180A patent/JPS57107751A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020246080A1 (ja) * | 2019-06-06 | 2020-12-10 | 株式会社日立製作所 | 溶接作業計測システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57107751A (en) | 1982-07-05 |
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